本文關(guān)鍵詞：鋁合金黑色微弧氧化陶瓷膜層的制備及性能研究

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【摘要】：鋁合金因具有密度小、比強(qiáng)度高、易加工成型和導(dǎo)電(熱)性好等優(yōu)點(diǎn),成為輕量化制造的主要材料。然而,鋁合金本身存在易腐蝕易老化等缺點(diǎn),且顏色單一,限制了其在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用。采用微弧氧化技術(shù),利用不同著色離子,可在鋁合金表面形成耐腐蝕耐老化且不同顏色的陶瓷膜層。其中由于黑色膜層具有較高的光吸收率和紅外輻射能力,使其在航空航天、汽車(chē)工業(yè)、光學(xué)器件、建筑與裝飾等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是黑色微弧氧化陶瓷膜層附著力相對(duì)較低,本文針對(duì)鋁合金黑色微弧氧化陶瓷膜層附著力性能不足的問(wèn)題,主要開(kāi)展了以下研究。首先,研究了不同著色離子(Co~(2+)、Cu~(2+)、WO_4~(2-)、VO_3~-)在微弧氧化過(guò)程中的著色規(guī)律及相應(yīng)陶瓷膜層附著力性能。在相同摩爾濃度及負(fù)壓條件下,利用恒流模式制備了顏色不同的陶瓷膜層。用掃描電子顯微鏡(SEM),能譜儀(EDS)分別評(píng)價(jià)了膜層的結(jié)構(gòu)和元素含量。利用熱震試驗(yàn)評(píng)價(jià)了膜層的附著力狀況。結(jié)果表明:離子濃度對(duì)陶瓷膜層的顏色及附著力性能具有重要影響。離子濃度升高使膜層顏色加深,但也使相同條件下制備的黑色微弧氧化膜層附著力性能降低,在熱震試驗(yàn)中最容易剝落。其次,通過(guò)在硅酸鹽電解液中加入NH_4VO_3,在鋁合金表面制備了黑色陶瓷膜層。利用分光光度計(jì)、熱震試驗(yàn)評(píng)價(jià)黑色膜層的光吸收性能以及與鋁合金基體的附著力狀況,采用掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)研究黑色膜層的生長(zhǎng)過(guò)程。結(jié)果表明:黑色微弧氧化膜層具有優(yōu)異的吸光性能,但抗熱震性能較差,表層易發(fā)生剝落。黑色膜層的生長(zhǎng)過(guò)程可分為兩個(gè)階段:前期以基體的氧化為主,得到的膜層顏色較淺,與基體結(jié)合緊密;而后期以電解液中化合物的沉積為主,膜層顏色加深,并與前期生長(zhǎng)的膜層發(fā)生分層,導(dǎo)致膜層的結(jié)合力變差。最后,通過(guò)優(yōu)化電解液成分及調(diào)節(jié)微弧氧化過(guò)程中負(fù)電壓值,進(jìn)一步提高了黑色陶瓷膜層的附著力性能。用掃描電子顯微鏡(SEM),能譜儀(EDS)分別評(píng)價(jià)了膜層的結(jié)構(gòu)及成分。熱震試驗(yàn)評(píng)價(jià)黑色陶瓷膜層與鋁合金基體的附著力狀況。結(jié)果表明:電解液中Na_3PO_4含量的增加可使膜層的附著力性能顯著提高;負(fù)電壓的提高可使黑色微弧氧化膜層黑度降低,附著力性能提高。在優(yōu)化的電解液中,負(fù)電壓階段性的提高可在保證黑度均勻且吸光率良好的情況下提高膜層附著力性能。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 黑色陶瓷膜層 微弧氧化 附著力性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.453
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 鋁合金的應(yīng)用10-11
• 1.1.1 鋁合金性能及應(yīng)用10
• 1.1.2 鋁合金表面黑色防護(hù)膜層的制備方法與不足10-11
• 1.2 微弧氧化技術(shù)用于改善鋁合金表面膜層性能的研究進(jìn)展11-12
• 1.2.1 微弧氧化技術(shù)簡(jiǎn)介11
• 1.2.2 鋁合金黑色微弧氧化陶瓷膜層的研究進(jìn)展11-12
• 1.3 本論文的選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容12-14
• 1.3.1 選題依據(jù)12
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容12-14
• 第2章 著色離子的著色規(guī)律及膜層附著力性能的研究14-23
• 2.1 不同著色離子濃度陶瓷膜層的制備與表征14-17
• 2.1.1 不同著色離子濃度陶瓷膜層的制備14-16
• 2.1.2 不同著色離子濃度陶瓷膜層的表征16-17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論17-22
• 2.2.1 陽(yáng)極電壓的變化過(guò)程及膜層結(jié)合狀況17-19
• 2.2.2 膜層的結(jié)構(gòu)與成分分析19-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 鋁合金黑色微弧氧化陶瓷膜的生長(zhǎng)過(guò)程研究23-32
• 3.1 不同反應(yīng)時(shí)間黑色微弧氧化膜層的制備與表征23-25
• 3.1.1 不同反應(yīng)時(shí)間黑色微弧氧化膜層的制備23-24
• 3.1.2 不同反應(yīng)時(shí)間黑色微弧氧化膜層的表征24-25
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論25-31
• 3.2.1 膜層的光吸收性能與結(jié)合狀況25-26
• 3.2.2 膜層的生長(zhǎng)過(guò)程分析26-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 第4章 黑色微弧氧化膜層附著力性能的優(yōu)化32-41
• 4.1 Na_3PO_4濃度對(duì)黑色氧化膜層的影響32-35
• 4.1.1 不同濃度Na_3PO_4黑色氧化膜層的制備32-33
• 4.1.2 不同濃度Na_3PO_4黑色氧化膜層的表征33
• 4.1.3 膜層的宏觀形貌及附著力情況33-35
• 4.2 負(fù)壓對(duì)黑色氧化膜層的影響35
• 4.2.1 不同負(fù)壓黑色氧化膜層的制備35
• 4.2.2 不同負(fù)壓黑色氧化膜層的表征35
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論35-40
• 4.3.1 膜層的宏觀形貌及附著力情況35-37
• 4.3.2 膜層的微觀形貌及元素含量37-38
• 4.3.3 膜層截面微觀形貌38-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 總結(jié)與展望41-43
• 參考文獻(xiàn)43-47
• 致謝47-48
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄48

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本文編號(hào)：722982